環(huán)境溫度突變時人體熱感覺變化機制研究進(jìn)展

黃倩倩， 李 俊,2

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院， 上海 200051； 2. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計與技術(shù)教育部重點實驗室， 上海 200051)

人體經(jīng)常在不同環(huán)境之間轉(zhuǎn)換，由于環(huán)境溫度不同而帶來的溫度突變會影響人體熱感覺，目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定2個環(huán)境之間可接受的突變溫差。在穩(wěn)態(tài)條件下，熱感覺與環(huán)境溫度相關(guān)性較好，ISO 7730：2005《熱環(huán)境工效學(xué)：通過計算PMV和PPD指數(shù)及局部熱舒適度標(biāo)準(zhǔn)對熱舒適度作分析性預(yù)測和解釋》推薦PMV指標(biāo)(預(yù)測平均熱感覺投票值)用于熱感覺評價；而在環(huán)境溫度突變下，PMV適用性不足[1]，現(xiàn)有研究仍處于對熱感覺動態(tài)變化機制的探索中。

1967年，Gagge等[2]率先開展了環(huán)境溫度突變下的人體實驗研究，總結(jié)了2條重要規(guī)律：第一，在環(huán)境溫度突變的情況下，人體產(chǎn)生心理超前(anticipatory)現(xiàn)象，表現(xiàn)為熱感覺等心理反應(yīng)變化超前于皮膚溫度的變化；第二，在突變瞬間，人體出現(xiàn)熱感覺超越(overshooting)現(xiàn)象，表現(xiàn)為環(huán)境溫度突然上升或下降時，熱感覺的初始反應(yīng)非常強烈，而后逐漸減弱至穩(wěn)態(tài)水平。隨后Dear[3]、Nagano等[4]、Tsutsumi等[5]的研究也得到了相似的結(jié)論。人體通過溫度感受器快速捕捉外界冷熱刺激，并將刺激信號傳遞給下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞獲得冷熱感覺，下丘腦再根據(jù)冷熱感知結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，包括控制血管舒縮、皮膚出汗、骨骼肌戰(zhàn)栗等，皮膚溫度產(chǎn)生相應(yīng)變化，因此，人體能夠即刻產(chǎn)生熱感覺變化，而皮膚溫度變化相對滯后，這可能是造成心理超前現(xiàn)象的主要原因[2]。至于熱感覺超越，可能與瞬時皮膚溫度變化率過大有關(guān)[2]。

為量化環(huán)境溫度突變下人體熱感覺的動態(tài)變化特征，學(xué)者們重點研究了熱感覺與各項生理參數(shù)的關(guān)系。首先關(guān)注到的是皮膚溫度，發(fā)現(xiàn)熱感覺與皮膚溫度存在一定相關(guān)性，結(jié)合皮膚溫度變化率可對溫度突變下的熱感覺進(jìn)行預(yù)測[6]。Chen等[7]發(fā)現(xiàn)皮膚毛細(xì)血管血流量在降溫突變時也表現(xiàn)出了類似的超越現(xiàn)象，但并未進(jìn)一步研究熱感覺與血流量的關(guān)系。其次，核心溫度也可能是影響熱感覺的重要參數(shù)，在Zhang的模型[8-9]與Fiala的模型[10]中展開了討論。此外，目前研究發(fā)現(xiàn)，熱感覺與皮膚表面熱損失之間存在線性關(guān)系(復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.91)，為熱感覺預(yù)測提供了新的方向[11]。

為充分理解環(huán)境溫度突變特征對人體熱感覺的作用規(guī)律，建立更加完善的熱感覺評價體系，本文就環(huán)境溫度突變研究中的熱點問題進(jìn)行整理與回顧，包括溫度突變特征對人體熱感覺的作用規(guī)律，以及溫度突變引起人體熱感覺動態(tài)變化的生理機制，最后總結(jié)了研究前沿并對未來的發(fā)展方向進(jìn)行展望。

1 環(huán)境溫度突變特征參數(shù)

人體熱感覺動態(tài)變化受多種因素的影響，本文從環(huán)境溫度突變這一因素，根據(jù)環(huán)境溫度的大小、變化幅度與升降情況，主要歸納了初始溫度、突變溫差與突變方向等特征參數(shù)對熱感覺動態(tài)變化的作用。

1.1 初始溫度

本文將初始溫度界定為突變前的環(huán)境溫度，包括高溫、中性溫度及低溫的情況。一般是研究高(低)溫的室外與中性的室內(nèi)之間的溫度突變，且熱環(huán)境與冷環(huán)境的研究通常是分開的，這可能會忽略高低溫瞬間轉(zhuǎn)變引起的人體熱感覺特異性變化。單獨分析初始環(huán)境溫度的影響較少，通常是與突變溫差一起，對熱感覺變化幅度、達(dá)到穩(wěn)定的時間進(jìn)行分析[12]。

1.2 突變溫差

突變溫差是指2個環(huán)境的溫度差值，可概括為大溫差(≥20 ℃)、中溫差(5～20 ℃)與小溫差(≤5 ℃)。目前的研究范圍集中在中小溫差的環(huán)境溫度突變。研究點在于探討一個可接受突變溫差的閾值，使得人體在不同環(huán)境間轉(zhuǎn)換時熱感覺變化符合ISO 7730：2005中80%可接受性的要求。有學(xué)者[11-12]發(fā)現(xiàn)從“熱→中性”突變，可接受的突變溫差最大為 5 ℃。文獻(xiàn)[7]考察了溫差更小的情況發(fā)現(xiàn)，溫差突變?yōu)? ℃，人體生理參數(shù)無顯著性變化。目前研究“中性?非中性”突變中最小溫差為3 ℃，引起約0.5個單位(7級標(biāo)尺)的熱感覺變化，該變化仍處于熱舒適范圍(ISO 7730：2005推薦的-0.5～0.5區(qū)間)內(nèi)[13]，并且熱感覺在3 min內(nèi)便達(dá)到平衡[14]，因此認(rèn)為，3 ℃以內(nèi)的溫度突變對熱感覺變化的影響較小，但是否溫差小于3 ℃時就能夠采用穩(wěn)態(tài)環(huán)境下的PMV指標(biāo)進(jìn)行評價還需要進(jìn)一步驗證。

與小溫差相比，較大溫差突變會引起熱感覺更大范圍的變化，甚至達(dá)到熱感覺極值。文獻(xiàn)[15]發(fā)現(xiàn)，15 ℃的中溫差突變會引起頭暈、疲勞、呼吸急促、心率加快等生理應(yīng)激反應(yīng)。此外，室內(nèi)外溫差過大可能與心腦血管疾病發(fā)病率存在相關(guān)性[16]。

就大溫差而言，存在于消防救援等特殊高溫作業(yè)情形，比如消防員進(jìn)出火場所面臨的幾十度溫差突變。然而，目前研究鮮有考慮，為保障消防員健康安全，對大溫差下人體熱感覺的研究很有必要。

1.3 突變方向

突變方向分為升溫與降溫2個方向。熱感覺對降溫突變更加敏感，對升溫突變更加遲鈍，這可能與人體皮膚溫度感受器的數(shù)量與分布位置有關(guān)。生理學(xué)研究[17]發(fā)現(xiàn)，人體皮膚的冷感受器數(shù)量是熱感受器的4～10倍，且冷感受器在皮膚層中分布的位置較熱感受器更淺(冷感受器和熱感受器分別位于皮表下0.2與0.5 mm[18])，因此，皮膚溫度感受器能夠更迅速和更易感受環(huán)境的冷刺激，使得冷感變化更強烈。

1.4 其他特征參數(shù)

除以上基本特征參數(shù)外，突變次數(shù)與停留時長也會影響熱感覺動態(tài)變化。突變次數(shù)可分為單次升降、2個環(huán)境間的往返式突變以及多次突變3種類型。Ozaki等[19]對寒冷環(huán)境(-25 ℃)進(jìn)行了3次重復(fù)溫度突變，結(jié)果表明，熱感覺、直腸溫度、皮膚溫度、體內(nèi)蓄熱量、血壓、手顫抖等熱反應(yīng)在不同階段都有顯著差異。為進(jìn)一步探究突變次數(shù)引起熱感覺變化差異的原因，Chun等[20]進(jìn)行了18次溫度突變實驗發(fā)現(xiàn)，熱感覺主要是受到熱經(jīng)歷的影響，在最后一次中性環(huán)境中的熱感覺是由整個過程中的溫度變化所決定的。這也表明人類具有熱適應(yīng)能力，可根據(jù)環(huán)境的變化及時運用生理機制調(diào)節(jié)人體與外界的熱交換大小，以保持體溫在一個合適的范圍內(nèi)[21]。

就突變停留時長而言，現(xiàn)有研究大都將其設(shè)置在30 min以上，2 h以下，以保證人體熱感覺及其他熱反應(yīng)能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，但實際上，并非在所有溫度突變下的人體熱反應(yīng)都會達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因為還受到突變溫差與方向等因素的影響。另外，短時多次環(huán)境溫度突變更接近實際情況，因此，有必要針對短時多次環(huán)境溫度突變下人體非穩(wěn)態(tài)熱感覺進(jìn)行研究。

2 熱感覺動態(tài)變化規(guī)律

熱感覺動態(tài)變化規(guī)律的研究是量化環(huán)境溫度突變特征參數(shù)對熱感覺影響機制的基礎(chǔ)，也可為建立熱感覺預(yù)測模型提供參考依據(jù)。根據(jù)ISO 7730：2005，熱感覺采用-3～3的7級評價標(biāo)尺，依次表示冷、涼、稍涼、不冷不熱、稍暖、暖、熱。在環(huán)境溫度突變后，熱感覺產(chǎn)生超越現(xiàn)象，然后逐漸減弱并趨于穩(wěn)態(tài)，在往返式的溫度突變中存在熱感覺不對稱現(xiàn)象。本節(jié)從熱感覺超越、熱感覺變化量、趨于穩(wěn)態(tài)的時間、熱感覺不對稱4個方面進(jìn)行熱感覺動態(tài)變化規(guī)律的總結(jié)。

2.1 熱感覺超越現(xiàn)象

熱感覺超越的發(fā)生存在一定條件，首先可能與突變溫差有關(guān)[4,7,18]。目前研究中溫差大于5 ℃時通常會產(chǎn)生熱感覺超越[7,11,18]。在5 ℃的溫差突變中，Zhao等[18]發(fā)現(xiàn)在“25 ℃→30 ℃→25 ℃”的升溫突變中未出現(xiàn)熱感覺超越，但在降溫突變中存在熱感覺超越。但是，Liu等[11]研究“30 ℃→25 ℃→30 ℃”的溫度突變發(fā)現(xiàn)，升降溫突變均存在熱感覺超越。2次實驗研究結(jié)果存在一定差異，可能是受到突變順序的影響。Chen等[7]對“28 ℃→24 ℃”“20 ℃→24 ℃”的2種4 ℃溫差突變進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，未發(fā)生熱感覺超越。

其次，突變方向也會影響熱感覺超越，降溫突變更易產(chǎn)生熱感覺超越[11]。對于升溫突變，一部分研究[2,22]中未發(fā)現(xiàn)熱感覺超越，熱感覺表現(xiàn)為隨時間變化逐漸上升。但有學(xué)者[13-14]在25～32 ℃偏熱環(huán)境的升溫突變中發(fā)現(xiàn)了熱感覺超越現(xiàn)象，且在環(huán)境相對濕度較高的情況下表現(xiàn)得更為明顯，但隨著突變溫差的增大，這種現(xiàn)象反而減弱[14]。

此外，熱感覺超越還受到服裝的影響。如在 1次著裝低溫突變研究中發(fā)生了熱感覺超越滯后效應(yīng)[23]，這可能是由于所用冬季服裝的熱阻較大，影響了人與環(huán)境間的熱交換能力，但目前大部分研究多采用輕質(zhì)服裝(小于0.6 clo)或不著服裝，這將無法解釋高溫作業(yè)人員穿著厚重且不透氣的防護(hù)服裝時面臨的大溫差突變的情況。

2.2 熱感覺變化量

熱感覺變化量可分為突變瞬時變化量與平均變化量2個方面。瞬時變化量是指突變時刻前后的熱感覺投票差值，受到突變溫差與方向的影響。一般來說，突變溫差越大，熱感覺瞬時變化量越大。10 ℃ 溫差的突變可能會引起3個單位(7級標(biāo)尺)以上的熱感覺瞬時變化量[24]。降溫突變的熱感覺瞬時變化量大約是升溫突變的2倍[3]。平均變化量是指熱感覺達(dá)到穩(wěn)態(tài)后的投票值與突變前穩(wěn)態(tài)值的差值。研究發(fā)現(xiàn)，“中性→非中性”“非中性→中性”突變，熱感覺平均變化量與突變溫差呈良好的線性關(guān)系(R2分別為0.97、0.95)[22]。

熱感覺變化量是研究的重點，一方面是充分了解溫度突變類型對人體熱舒適影響程度的基礎(chǔ)，另一方面為可接受突變溫差研究提供依據(jù)?，F(xiàn)有研究的中小溫度突變條件，限制了熱感覺變化量的研究范圍，未來可結(jié)合大溫差突變進(jìn)行擴展。

2.3 熱感覺趨于穩(wěn)態(tài)的時間

環(huán)境溫度突變引起熱感覺超越僅發(fā)生在前 10 min，且前2 min最顯著[11]，然后隨著時間的推移，熱感覺會在新的環(huán)境中達(dá)到平衡，但不同的溫度突變條件下，熱感覺達(dá)到平衡的時間不同。大部分研究發(fā)現(xiàn)，熱感覺在突變后30 min內(nèi)能夠達(dá)到穩(wěn)定[14,24-25]。穩(wěn)定時間主要受到突變溫差的影響，突變前后環(huán)境的溫差越大，熱感覺達(dá)到穩(wěn)定所需要的時間越長[24]。另外，降溫突變時的熱感覺比升溫突變時更快達(dá)到穩(wěn)定[11]：溫差同為6 ℃時，從中性環(huán)境進(jìn)入冷環(huán)境，熱感覺在1 min時迅速下降并快速達(dá)到穩(wěn)定；但從中性到熱環(huán)境時，熱感覺需約20 min才能達(dá)到穩(wěn)定[22]。

然而，目前研究無法定量化解釋熱感覺隨時間的變化特性，也就不能量化突變特征參數(shù)對熱感覺達(dá)穩(wěn)定時間的影響?？山梃b杜等[26]引入Knothe時間函數(shù)探究皮膚溫度隨時間響應(yīng)特性的方法，進(jìn)行熱感覺變化規(guī)律的定量化研究。

2.4 熱感覺不對稱現(xiàn)象

熱感覺不對稱是指在“中性→熱(冷)→中性”往返式溫度突變時，前后2次在中性環(huán)境中的熱感覺投票值不同，表現(xiàn)為經(jīng)歷過低溫突變后熱感覺投票升高，經(jīng)歷過高溫突變后熱感覺投票降低[22]。這與著名的Weber“三碗水”實驗[17]結(jié)果相吻合。Zhang等[22]對這種不對稱現(xiàn)象進(jìn)行了如下解釋：在熱感覺達(dá)到穩(wěn)定后，皮膚溫度還在繼續(xù)變化，而此時的皮膚溫度變化率對熱感覺的影響大于皮膚溫度，使得熱感覺仍繼續(xù)變化，而偏離中性條件下熱感覺的投票值。

此外，在“熱→中性→熱”往返式突變中也存在熱感覺不對稱現(xiàn)象[13]，但是，對于“冷→中性/熱→冷”“熱→冷→熱”等其他條件，是否仍存在熱感覺不對稱需要進(jìn)一步研究，為全面探究熱感覺動態(tài)變化機制提供依據(jù)。

3 環(huán)境溫度突變下熱感覺預(yù)測模型

預(yù)測人體熱感覺的方法主要有2種：一種是直接建立環(huán)境參數(shù)與人體熱感覺的關(guān)系，比如預(yù)測PMV值，這種方法多用于穩(wěn)態(tài)條件，對于環(huán)境溫度突變下的熱感覺預(yù)測偏差較大；另一種是基于人體生理反應(yīng)，重點在于量化生理指標(biāo)與熱感覺之間的關(guān)系，這種方法建立的熱感覺預(yù)測模型適用范圍更廣，預(yù)測準(zhǔn)確度更高，因此，更受學(xué)者們推崇。本文將適用于動態(tài)條件的熱感覺預(yù)測模型統(tǒng)稱為動態(tài)熱感覺模型，并基于方法2總結(jié)了以下3種構(gòu)建動態(tài)熱感覺預(yù)測模型的方式：與皮膚溫度感受器所處皮膚層的皮溫建立關(guān)系，與人體表面皮膚溫度及其變化率建立關(guān)系，增加核心溫度的考慮。

3.1 基于脈沖頻率的熱感覺預(yù)測

依據(jù)人體的體溫調(diào)節(jié)機制[17]可知，人體冷熱感覺的產(chǎn)生與溫度感受器的工作方式有最直接的關(guān)系。Hensel等[27]對動靜態(tài)條件下皮膚溫度感受器脈沖頻率進(jìn)行了測量，并總結(jié)了其變化規(guī)律：當(dāng)皮膚溫度恒定時，感受器靜態(tài)放電，熱感受器峰值更高，冷感受器變化范圍更大；當(dāng)皮膚溫度由“低→高→低”時，在升溫突變時熱感受器脈沖頻率瞬時上升至峰值，而后逐漸下降至穩(wěn)態(tài)，在降溫突變時冷感受器脈沖頻率瞬時上升至峰值，而后逐漸下降至穩(wěn)態(tài)。

根據(jù)皮膚溫度感受器脈沖頻率的反應(yīng)特性，Ring等[6]提出了動態(tài)熱感覺預(yù)測模型，該模型將皮膚溫度感受器響應(yīng)分為穩(wěn)態(tài)和動態(tài)2個部分，穩(wěn)態(tài)部分與溫度感受器所在皮膚層溫度有關(guān)，動態(tài)部分與溫度感受器所在皮膚層溫度變化率有關(guān)。溫度感受器所在皮膚層溫度是利用關(guān)于均勻平板熱擴散的原理[28]，使用溫度感受器厚度與時間計算。進(jìn)一步為區(qū)別不同身體部位的溫度熱感受的敏感度，結(jié)合面積求和因子(ASF)，得到人體各部位的熱感覺預(yù)測模型：

式中：U為動態(tài)熱感覺(同ISO 7730：2005采用-3到3的7級主觀評價)；i表示身體部位；R為溫度感受器脈沖頻率，Hz；ASF為身體部位的面積因子，臉部、頸部、手部的ASF為5，其他部位的ASF為1或2；Ks為靜態(tài)脈沖的比例系數(shù)；Kd為動態(tài)脈沖的比例系數(shù)；Ts為溫度感受器所在皮膚層溫度，℃。

可以發(fā)現(xiàn)，用溫度感受器脈沖頻率表征人體熱感覺最為直接有效，但溫度感受器脈沖頻率的獲取具有一定難度，最終構(gòu)建的熱感覺模型實際是通過皮膚溫度感受器所在皮膚層溫度及其變化率計算得到。這使得該類模型的應(yīng)用性不強，更適用于熱調(diào)節(jié)機制的理論研究。

3.2 基于皮膚溫度的熱感覺預(yù)測

皮膚溫度感受器所在皮膚層的溫度測量較為困難，為簡化問題，相關(guān)學(xué)者們開展了大量人體實驗，探究熱感覺與皮膚溫度之間的關(guān)系[14,29-30]。Wang等[29]進(jìn)一步提出了動態(tài)熱感覺的預(yù)測模型：

U=U0+ΔU

式中：U0為穩(wěn)態(tài)項；ΔU為動態(tài)項。

早期KEN等[31]認(rèn)為穩(wěn)態(tài)項與皮膚溫度呈線性關(guān)系，但隨著人體實驗數(shù)據(jù)的增多，尤其是極端冷熱環(huán)境條件下人體熱反應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)態(tài)項與皮膚溫度呈曲線關(guān)系。其中，F(xiàn)iala等[10]對220次熱暴露實驗下熱感覺穩(wěn)態(tài)項進(jìn)行分析，采用tanh雙曲函數(shù)進(jìn)行非線性回歸，在13～48 ℃的穩(wěn)態(tài)環(huán)境下熱感覺預(yù)測精度較高。此外，Zhang模型[8]考慮局部皮膚溫度的影響，并建立了非線性回歸函數(shù)，提高了預(yù)測準(zhǔn)確度。

如前所述，熱感覺動態(tài)項受到皮膚溫度變化率的影響，而對于動態(tài)項的具體計算，目前仍存在爭議。Wang等[29]建立了動態(tài)項與皮膚溫度變化率的線性關(guān)系式。張宇峰等[14]利用動態(tài)熱感覺與穩(wěn)態(tài)項的差值得到動態(tài)項發(fā)現(xiàn)，動態(tài)項隨皮膚溫度變化率的變化而變化，其中，初始時刻的皮膚溫度變化率較大，其后時刻的變化率較小，進(jìn)而得到2個不同的動態(tài)項與皮膚溫度變化率的線性回歸關(guān)系式(R2=0.97、0.77)。此外，楊宇[30]利用大量實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，動態(tài)項還受到皮膚溫度變化率變化范圍的影響：當(dāng)皮膚溫度變化率大于0時，動態(tài)項與皮膚溫度變化率成對數(shù)函數(shù)關(guān)系；當(dāng)皮膚溫度變化率小于0時，動態(tài)項與皮膚溫度變化率成二次函數(shù)關(guān)系。

一般認(rèn)為在穩(wěn)態(tài)條件下，熱感覺與皮膚溫度呈較好的相關(guān)性[31]；而在溫度突變條件下，熱感覺與皮膚溫度具有離散性，可能的原因是皮膚溫度變化率的突然增大[2]。目前關(guān)于熱感覺穩(wěn)態(tài)項與動態(tài)項的計算方式還未有統(tǒng)一定論。

3.3 考慮核心溫度的熱感覺預(yù)測

從生理學(xué)角度來說，熱感覺是大腦對溫度感受器傳入信號綜合分析的結(jié)果，溫度感受器廣泛分布于皮膚、黏膜、內(nèi)臟和肌肉等各處，因而Arens等[32]認(rèn)為人體熱感覺除了受皮膚溫度的影響外，還受到核心溫度變化的影響。進(jìn)而，Zhang等[8]通過5次環(huán)境溫度突變實驗，以及242次局部身體冷熱突變，對人體13個部位分別建立了局部熱感覺回歸模型，該模型增加了核心溫度這一因素(其中核心溫度的影響體現(xiàn)在動態(tài)項上)，公式為

式中：Tsk,i為局部皮膚溫度，℃；Tsk,i,set為熱中性時的局部皮膚溫度，℃；Tsk為平均皮膚溫度，℃；Tsk,set為熱中性時平均皮膚溫度，℃；Tcr為核心溫度，℃；t為時間，s；C1為穩(wěn)態(tài)項系數(shù)，對于胸部或背部等部位，其皮膚溫度的小幅下降就會引起較大的降溫感覺，C1的經(jīng)驗值為1，而對于手部等肢體末端部位，皮膚溫度變化范圍較大，C1的經(jīng)驗值為0.5；K1為穩(wěn)態(tài)項系數(shù)，考慮局部熱感覺受全身熱狀態(tài)的影響；C2i、C3i為動態(tài)項系數(shù)，利用溫?zé)峄蛑行原h(huán)境下局部冷卻的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸獲得，文獻(xiàn)[8]給出各部位的參考值。

由公式可知，C1、K1、C2i、C3i系數(shù)對模型的精度十分關(guān)鍵，但文獻(xiàn)[8]未考慮偏冷環(huán)境的局部加熱，以及熱環(huán)境的局部冷卻等情形，因此，對于此類環(huán)境突變條件，模型系數(shù)C2i與C3i可能需要進(jìn)行驗證與優(yōu)化。另外，模型中人體熱中性皮膚溫度設(shè)定值Tsk,i,set與Tsk,set是根據(jù)熱調(diào)節(jié)模型計算得到[33]，并非真實人體實驗測量結(jié)果。再者，模型主要是基于身體局部通風(fēng)方式構(gòu)建的，與整體進(jìn)行不同環(huán)境間的溫度突變具有差異，這種差異是否影響局部熱感覺占整體熱感覺的權(quán)重需要進(jìn)一步驗證。

此外，F(xiàn)iala熱感覺模型[10]的動態(tài)項也考慮了核心溫度的影響，采用核心溫度對熱中性狀態(tài)的偏離量作為變量，而不是Zhang模型使用的核心溫度變化率。Koelblen等[34]對比了中性條件下的小溫差突變時Fiala與Zhang模型預(yù)測的精度，通過比較二者的均方根誤差(RMSD)認(rèn)為，前者的精度略高(RMSDFiala=0.7；RMSDZhang=0.9)，但值得注意的是，研究僅涉及到偏中性的環(huán)境溫度條件(17～32 ℃)，對于大溫差環(huán)境溫度突變的適用性有待商榷，而且實驗數(shù)據(jù)主要來源于歐美人體，針對于中國人體的適用性值得進(jìn)一步探究。

4 結(jié)束語

目前研究對于環(huán)境溫度突變下會發(fā)生心理超前與熱感覺超越的現(xiàn)象已達(dá)成共識，從熱舒適的角度提出5 ℃突變溫差可作為2個環(huán)境溫度突變的最大可接受閾值，但無法為特殊高溫作業(yè)人員提供有效防護(hù)。此外，服裝的熱濕傳遞性能會影響熱感覺變化規(guī)律，相比現(xiàn)有研究多采用的裸體或輕薄服裝，厚重防護(hù)服或其他著裝方式在環(huán)境溫度突變下對人體熱感覺的影響不可忽視。對于環(huán)境溫度突變下熱感覺預(yù)測模型的研究，主要是通過建立皮膚溫度、核心溫度與動態(tài)熱感覺的回歸關(guān)系的方式。目前大部分研究將動態(tài)熱感覺分為穩(wěn)態(tài)項與動態(tài)項分別進(jìn)行計算，關(guān)于穩(wěn)態(tài)項與動態(tài)項的計算方法仍需討論與驗證。綜上，未來環(huán)境溫度突變的研究可以考慮以下3個方面：

1)環(huán)境溫度突變強度分級規(guī)則研究。目前研究以“中性?高(低)溫”的突變?yōu)橹鳎雎粤嗽凇案邷?低溫”瞬間轉(zhuǎn)變而引起的人體應(yīng)激反應(yīng)，無法解釋高溫作業(yè)人員常面臨的冷熱環(huán)境溫度突變下人體熱反應(yīng)特性，例如火場高溫現(xiàn)場與冬季戶外的大溫差突變，這可能帶來強烈的不舒適感甚至健康問題。此外，目前主要考慮初始溫度、突變溫差與方向3個特征參數(shù)的影響，較少考慮突變次數(shù)與停留時長，這不利于全面探究溫度突變特征對人體熱感覺的影響機制，因此，有必要擴展突變溫差范圍，增加突變特征參數(shù)，揭示人體動態(tài)熱反應(yīng)變化規(guī)律，基于整體與局部熱感覺、皮膚溫度、核心溫度等指標(biāo)，建立環(huán)境溫度突變強度分級規(guī)則。

2)環(huán)境溫度突變下服裝的熱濕傳遞規(guī)律及其對人體熱感覺的影響機制研究。服裝作用于人與環(huán)境之間，其熱濕傳遞性能會影響人體熱感覺，且在環(huán)境溫度突變下，人體通常會改變著裝方式進(jìn)行行為調(diào)節(jié)，如增減衣物或調(diào)節(jié)服裝開口大小與方向，因此，探究環(huán)境溫度突變下服裝的熱濕傳遞規(guī)律有利于建立環(huán)境與人體之間的量化關(guān)系，理解熱感覺動態(tài)變化機制。

3)熱感覺預(yù)測模型在冷熱環(huán)境溫度突變下的適用性研究。目前比較先進(jìn)的熱感覺模型是Fiala與Zhang模型，對模型的驗證主要集中在溫?zé)岬缴岳涞姆秶鷥?nèi)，對于冷熱突變的適用性，需要結(jié)合中國人體實驗進(jìn)一步驗證。此外，Zhang模型的系數(shù)、熱中性局部皮膚溫度設(shè)定值，以及局部熱感覺占整體熱感覺的權(quán)重在特定溫度突變條件下的適用性也有必要通過人體實驗展開討論，以全面提高熱感覺預(yù)測模型的適用范圍。